專利名稱：單側(cè)柔性吸附式自動鉆孔機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及自動制孔技術(shù)和機器人技術(shù)，更具體地說，本發(fā)明涉及振動制孔技術(shù)、帶有單側(cè)柔性軌道的制孔機器人和鉆模自動定位和調(diào)姿系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代飛機的安全使用壽命要求日益提高，干線飛機壽命分別要求達(dá)到50000飛行小時以上，世界上許多先進(jìn)的飛機的疲勞壽命已經(jīng)達(dá)到80000飛行小時，而現(xiàn)在飛機結(jié)構(gòu)采用的主要連接方法是機械連接，一架大型飛機上大約有150 200萬個連接孔，飛機所承載荷通過連接部位傳遞，形成連接處應(yīng)カ集中。據(jù) 統(tǒng)計，而飛機機體疲勞失效事故的70%是源于結(jié)構(gòu)連接部位，其中80%的疲勞裂紋產(chǎn)生于連接孔處，因此連接質(zhì)量極大地影響著飛機的壽命，而手工鉚接難以保證壽命要求，在飛機的裝配過程中會導(dǎo)致機構(gòu)連接的不穩(wěn)定，為滿足現(xiàn)代飛機高壽命的要求需要使用先進(jìn)的自動化制孔設(shè)備來提高連接孔的質(zhì)量。在現(xiàn)代飛機的設(shè)計中，為了增加飛機結(jié)構(gòu)的強度，提高疲勞壽命，同時減輕飛機的重量，采用了大量的鈦合金結(jié)構(gòu)、高溫合金和復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。由于這些材料的使用工作時的鉆孔噪音和后座力大幅度増加，使得工人難以忍受，因此要想使現(xiàn)代的大型飛機達(dá)到高的安全指標(biāo)，就必須大量采用先進(jìn)的自動化鉆孔技木。國外先進(jìn)的飛機制造商廣泛采用自動化制孔和裝配技木，大大提高了機體結(jié)構(gòu)的疲勞壽命。而在我國大飛機制造中存在著諸多問題自動化程度低，連接孔加工速度慢，可靠性差；精度低；智能化程度低，飛機裝配制孔多依賴于手動工具制孔，總體精度水平為H9，國際已達(dá)到HS，嚴(yán)重制約了抗疲勞性和安全使用壽命。我國飛機的質(zhì)量穩(wěn)定性較差且效率低，與國外存在較大差距，原因在于我國裝配制孔的エ藝與裝備技術(shù)水平較低。機器人技術(shù)已經(jīng)在航空制造領(lǐng)域逐步開始應(yīng)用，目前在自動制孔方面已有成熟產(chǎn)品出現(xiàn)。如F-16、F-22、F-2和T-50等飛機的垂尾壁板，C-130飛機的梁腹板，波音F/A-18E/F超級大黃蜂后沿襟翼F-35飛機機翼上壁板，波音B-747、C-17等飛機的機艙地板，A380機翼壁板等均采用了機器人自動制孔技術(shù)。被加工材料涉及鈦合金、鋁合金、碳纖維復(fù)合材料等。エ業(yè)機器人在航空制造領(lǐng)域的應(yīng)用將會是今后的一個發(fā)展趨勢。本發(fā)明結(jié)合國情和國際的機器人發(fā)展趨勢，基于微力精密超聲加工技術(shù)和機器人制孔技木，建立超聲振動機器人制孔柔性系統(tǒng)，為裝配制孔“HS工程”提供精確加工平臺。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種單側(cè)柔性吸附式自動鉆孔機器人，適用于飛機機翼、機身部位的鉆孔、鉸孔、锪窩等操作，可實現(xiàn)對鈦合金(Ti)、復(fù)合材料(CPRF)等難加工材料的加工。其利用真空發(fā)生器提供的氣源通過真空吸盤使機器人固定在預(yù)期的加工區(qū)域，柔性軌道可根據(jù)不同的曲率適應(yīng)不同的加工曲面。根據(jù)鉆模板實現(xiàn)鉆孔的定位和鉆頭垂直度的調(diào)節(jié)。機器人主軸采用氣動主軸，結(jié)合超聲振動加工技術(shù)提高了加工的質(zhì)量和效率，降低了加工難度。在制孔過程中可以實時的進(jìn)行進(jìn)給方向的電流檢測，實現(xiàn)對加工過程的保護(hù)和精確控制?！N單側(cè)柔性吸附式自動鉆孔機器人，其特征在于該機器人包括柔性軌道組件、XY-移動載體組件、X-運動驅(qū)動組件、執(zhí)行器進(jìn)給模塊、主軸組件、定位組件和氣源組件。優(yōu)選地，所述柔性軌道組件包括柔性軌道、轉(zhuǎn)換立柱、真空吸盤、導(dǎo)氣換向管、90度連接氣管、過濾干燥器；工作吋，在起源供氣情況下，柔性軌道可很據(jù)被加工曲面的曲率自適應(yīng)于エ件表面，其牢固的吸附在エ件上，為機器人在X方向上運動和末 端執(zhí)行器提供一個堅實的平臺。優(yōu)選地，所述XY-移動載體組件包括滾輪底座、滾輪、滾輪偏心軸、Y軌道擋塊、直線滑軌、滑塊；XY-移動載體組件固定有X-運動驅(qū)動組件，為末端執(zhí)行器在Y方向上運動提供一個運動平臺，并且XY-移動載體組件可以沿柔性軌道滑動，實現(xiàn)不同位置的制孔作業(yè)。優(yōu)選地，所述X-運動驅(qū)動組件包括驅(qū)動電機、減速器、齒輪軸承座扣蓋、從動軸承座、滾動軸承、傳動軸、齒輪、傳動軸壓蓋；X-運動驅(qū)動組件由電機提供動力，經(jīng)減速器和傳動軸將動カ傳遞給齒輪，X-運動驅(qū)動組件和柔性軌道之間通過齒輪齒條傳動方式實現(xiàn)X方向的精確移動。優(yōu)選地，所述執(zhí)行器進(jìn)給模塊包括頂座、帶輪、傳動軸承、導(dǎo)輪心軸、絲杠固定頂座、滾珠絲杠、絲杠螺母、轉(zhuǎn)接板、底座、絲杠固定底座、進(jìn)給電機、同步帶；進(jìn)給電機固定在頂座上提供動力，同步帶繞過帶輪和傳動軸承，實現(xiàn)傳動作用，并且保證第一滾珠絲杠和第二滾珠絲杠的同步轉(zhuǎn)動；兩個滾珠絲杠平行配合，將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動；通過絲杠螺母上固定的轉(zhuǎn)接板帶動主軸制孔。優(yōu)選地，所述主軸組件包括氣動馬達(dá)、球鉸、球鉸外殼、主軸固定座、擋套、滑環(huán)、緊固連接法蘭、前罩、超聲換能器、陶瓷片、主軸體、刀具、定位套；主軸通過氣動馬達(dá)提供制孔動力，同時超生源發(fā)生器發(fā)射超聲波經(jīng)超聲換能器轉(zhuǎn)換成高頻振動輔助制孔。結(jié)合超聲振動制孔技術(shù)孔的加工質(zhì)量得到大大的提高，也降低了難加工材料的加工難度。球鉸使主軸沿其中心點自由轉(zhuǎn)動，可實現(xiàn)主軸末端姿態(tài)的調(diào)整(垂直度)。優(yōu)選地，所述定位組件包括鉆模板和鉆模導(dǎo)軌定位連接塊；鉆模導(dǎo)軌定位連接塊可實現(xiàn)連接鉆模板和柔性導(dǎo)軌及固定鉆模板的作用；鉆模板起到定位和保證垂直度的作用。優(yōu)選地，所述氣源組件包括高壓氣泵和導(dǎo)氣管；高壓氣泵提供起源經(jīng)過導(dǎo)氣管將氣輸送給柔性導(dǎo)軌，利用導(dǎo)氣換向管的換向作用使真空吸盤可以吸附在エ件表面上。本發(fā)明融合了機器人制孔技術(shù)和超聲振動加工技術(shù)，提供了一種帶有多腳柔性軌道加工平臺，利用鉆模板進(jìn)行定位和保證制孔的垂直度，大大地提高工質(zhì)量，也降低了難加エ材料的加工難度。


圖I是本發(fā)明單側(cè)柔性吸附式自動鉆孔機器人的整體結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明單側(cè)柔性吸附式自動鉆孔機器人整體結(jié)構(gòu)的背視圖。圖3是本發(fā)明單側(cè)柔性吸附式自動鉆孔機器人柔性軌道的近視圖和真空吸盤的局部視圖，圖中拆除了除柔性軌道外的機器人本體結(jié)構(gòu)。圖4是本發(fā)明單側(cè)柔性吸附式自動鉆孔機器人的XY-移動載體結(jié)構(gòu)圖，其中包含X方向運動驅(qū)動結(jié)構(gòu)的爆炸圖。圖5是本發(fā)明單側(cè)柔性吸附式自動鉆孔機器人的末端執(zhí)行器進(jìn)給模塊的結(jié)構(gòu)。圖6是本發(fā)明單側(cè)柔性吸附式自動鉆孔機器 人的同步帶傳動圖。圖7是本發(fā)明單側(cè)柔性吸附式自動鉆孔機器人的末端執(zhí)行器主軸模塊的結(jié)構(gòu)。圖中I柔性軌道組件11柔性軌道12轉(zhuǎn)換立柱13真空吸盤14導(dǎo)氣換向管 15 90度連接氣管16過濾干燥器2XY-移動載體組件 21滾輪底座22滾輪23滾輪偏心軸24Y軌道擋塊25直線滑軌26 滑塊3X-運動驅(qū)動組件31驅(qū)動電機32減速器33齒輪軸承座扣蓋 34從動軸承座 35滾動軸承36傳動軸37齒輪38傳動軸壓蓋4執(zhí)行器進(jìn)給模塊41頂座42帶輪43傳動軸承44導(dǎo)輪心軸45絲杠固定頂座46滾珠絲杠47杠螺母48轉(zhuǎn)接板49底座410絲杠固定底座 411進(jìn)給電機412同步帶5主軸組件51氣動馬達(dá)52球鉸53球鉸外殼54主軸固定座 55擋套56滑環(huán)57緊固連接法蘭 58前罩59超聲換能器510陶瓷片511主軸體512刀具513定位套6定位組件61鉆模板62鉆模導(dǎo)軌定位連接塊7氣源組件71高壓氣泵72導(dǎo)氣管
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)ー步的詳細(xì)說明。參加圖I和圖2所示，本發(fā)明由柔性軌道組件1、XY-移動載體組件2、X_運動驅(qū)動組件3、執(zhí)行器進(jìn)給模塊4、主軸組件5、定位組件6和氣源組件7七部分組成。參見圖I所示，高壓氣泵71提供高壓氣源，其產(chǎn)生的高壓氣經(jīng)過導(dǎo)氣管72輸送給柔性軌道組件I中的真空吸盤13，其中導(dǎo)氣管72兩端連接高壓氣泵71和導(dǎo)氣換向管14，通過導(dǎo)氣換向管14對氣流流速的控制使真空吸盤能吸附在エ件表面上。高壓氣經(jīng)導(dǎo)氣換向管后再經(jīng)過濾干燥器16過濾和干燥處理進(jìn)入真空吸盤。
參見圖3所示，柔性軌道11上面帶有齒，由于軌道是柔性的，其曲率半徑可在5m 7m之間隨具體情況而改變，所以柔性軌道也可以看做是ー個可彎曲的齒條，和齒輪37形成齒輪齒條傳動實現(xiàn)機器人X方向的移動。柔性軌道上安裝有16個真空吸盤13，真空吸盤通過轉(zhuǎn)換立柱12固定在柔性軌道上，每個吸盤可提供500N的吸附力，足以使機器人牢固的吸附在エ件表面。每ー組吸盤之間由90度連接氣管經(jīng)導(dǎo)氣管連接，這樣就使柔性軌道組件I成為了ー個整體，為機器人提供了一個堅實的軌道基礎(chǔ)。每個真空吸盤都安裝著兩個轉(zhuǎn)換立柱12與柔性軌道連接，90度連接氣管15、導(dǎo)氣換向管14和過濾干燥器16都固定在真空吸盤的背面。參見圖4所示,XY-移動載體組件2中有四個滾輪22-A D,這些滾輪與柔性軌道兩端接觸，可以沿著軌道滑行，四個滾輪通過滾輪偏心軸 23-A D固定在滾輪底座21上。除此之外，在滾輪底座還固定著兩個直線滑軌25-A B，與之相配合的是兩個滑塊26-A B，在直線滑軌的兩端分別有ー個Y軌道擋塊24-A、24-D和24_B、24_C，這些擋塊起到限制Y方向運動和保護(hù)作用。參見圖4所示，X-運動驅(qū)動組件3也是固定在滾輪底座21上。X-運動驅(qū)動組件包括驅(qū)動電機31、減速器32、齒輪軸承座扣蓋33、從動軸承座34、滾動軸承35-A B、傳動軸36、齒輪37、傳動軸壓蓋38。驅(qū)動電機31提供旋轉(zhuǎn)運動經(jīng)減速器32減速，由傳動軸36將旋轉(zhuǎn)運動傳遞給齒輪37。從動軸承座34內(nèi)部裝有兩個相同的滾動軸承35-A B，傳動軸穿過滾動軸承和齒輪之間通過鍵連接，其鍵連接端由傳動軸壓蓋38固定，另一端由齒輪軸承座扣蓋33固定，同時減速器也固定在齒輪軸承座扣蓋上。驅(qū)動電機工作吋，傳動軸會帶動齒輪轉(zhuǎn)動，通過齒輪齒條傳動，實現(xiàn)X方向的移動。X-運動驅(qū)動組件3，驅(qū)動電機采用奧地利貝加萊公司的型號為8LVA13的交流伺服電機，其額定功率為100W，轉(zhuǎn)速為3000r/min，額定轉(zhuǎn)速下扭矩達(dá)到0. 34Nm的轉(zhuǎn)矩；減速器選用貝加萊公司型號為GP30-00006的配套減速器，其減速比是25 I ;滾動軸承選用標(biāo)準(zhǔn)件GB276-94的滾動軸承6005，其尺寸為外直徑47mm內(nèi)直徑25mm厚度12mm。參見圖5和圖6所示,執(zhí)行器進(jìn)給模塊4包括頂座41、帶輪42-A C、傳動軸承
43-A L、導(dǎo)輪心軸44-A F、絲杠固定頂座45-A B、滾珠絲杠46-A B、絲杠螺母47-A
B、轉(zhuǎn)接板48、底座49、絲杠固定底座410-A B、進(jìn)給電機411、同步帶412。參見圖5和圖6所示，進(jìn)給電機411固定在頂座41上，進(jìn)給電機411的輸出軸與帶輪42-A連接。傳動軸承43-A和傳動軸承43-B安裝在導(dǎo)輪心軸44-A上；傳動軸承43-C和傳動軸承43-D安裝在導(dǎo)輪心軸44-B上；傳動軸承43-E和傳動軸承43-F安裝在導(dǎo)輪心軸
44-C上；傳動軸承43-G和傳動軸承43-H安裝在導(dǎo)輪心軸44-D上；傳動軸承43-1和傳動軸承43-J安裝在導(dǎo)輪心軸44-E上；傳動軸承43-K和傳動軸承43-L安裝在導(dǎo)輪心軸44-F上，這些導(dǎo)輪心軸與軸承組合后安裝在頂座41上。滾珠絲杠46-A穿過絲杠固定頂座45-A，絲杠的上輸出端與帶輪42-B連接。同樣，滾珠絲杠46-B穿過絲杠固定頂座45-B，絲杠的上輸出端與帶輪42-C連接。同步帶412繞過帶輪42-A C和軸承43-A L，實現(xiàn)傳動作用，并且保證滾珠絲杠46-A和滾珠絲杠46-B的同步轉(zhuǎn)動。絲杠螺母47-A和絲杠螺母47-B分別與滾珠絲杠46-A和滾珠絲杠46-B平行配合，將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動。絲杠螺母上還固定有運動轉(zhuǎn)接板48，使其帶動主軸鉆孔。滾珠絲杠的下端通過絲杠固定底座410-A和絲杠固定底座410-B與底座49連接，實現(xiàn)執(zhí)行器進(jìn)給模塊4可沿Y方向移動。
執(zhí)行器進(jìn)給模塊4中，絲杠驅(qū)動電機采用奧地利貝加萊公司的型號為8LSA34的交流伺服電機，其額定功率為440W，轉(zhuǎn)速為2200r/min，額定轉(zhuǎn)速下扭矩達(dá)到I. 5Nm的轉(zhuǎn)矩；滾珠絲杠112A B采用臺灣HIWIN的型號為R20-5T3-FSI-393-0. 05的滾珠絲桿，外徑為20mm,導(dǎo)程為5mm,全長為200mm,精度為0. 05mm ;與滾珠絲杠配套的絲杠螺母IllA B型號為 R20-5T3-FSI-0. 05。參見圖7所示，主軸組件5包括氣動馬達(dá)51、球鉸52、球鉸外殼53、主軸固定座54、擋套55、滑環(huán)56、緊固連接法蘭57、前罩58、超聲換能器59、陶瓷片510-A B、主軸體511、刀具512、定位套513。參加圖7所示，氣動馬達(dá)51外部套ー個球鉸52， 球鉸外面是球鉸外殼53，然后球鉸外殼固定在主軸固定座54上，氣動馬達(dá)的末端固定在緊固連接法蘭57上，緊固連接法蘭外面安裝著擋套55。軸的輸出端和主軸體511連接，主軸體511的頂端外部套著超聲換能器59，當(dāng)超聲源發(fā)生器工作時，其發(fā)射的超聲波就會被超聲換能器59將超聲換能器轉(zhuǎn)換成高頻振動輔助制孔。超聲換能器59和主軸體511之間的縫隙由陶瓷片510-A和510-B填充。超聲換能器和主軸體外部是前罩58，起保護(hù)作用。主軸體511的底端安裝著刀具512，定位套513的作用是保證刀具轉(zhuǎn)動時的同軸度。參加圖I和圖2所示，定位組件包括鉆模板61和鉆模導(dǎo)軌定位連接塊62。參加圖I和圖2所示，鉆模導(dǎo)軌定位連接塊62可實現(xiàn)連接鉆模板61和柔性導(dǎo)軌11及固定鉆模板的作用；鉆模板61起到定位和保證垂直度的作用。以上所述僅為本發(fā)明的幾種具體實施例，以上實施例僅用于對本發(fā)明的技術(shù)方案和發(fā)明構(gòu)思做說明而非限制本發(fā)明的權(quán)利要求范圍。凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員在本專利的發(fā)明構(gòu)思基礎(chǔ)上結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)，通過邏輯分析、推理或有限實驗可以得到的其他技術(shù)方案，也應(yīng)該被認(rèn)為落在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種適用于飛機機翼、機身部位的鉆孔、鉸孔、锪窩等操作的單側(cè)柔性吸附式自動鉆孔機器人，其特征在于該機器人包括柔性軌道組件(I)、XY-移動載體組件(2)、X-運動驅(qū)動組件(3)、執(zhí)行器進(jìn)給模塊(4)、主軸組件(5)、定位組件(6)和氣源組件(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單側(cè)柔性吸附式自動鉆孔機器人，其特征在于，所述柔性軌道組件⑴包括柔性軌道(11)、轉(zhuǎn)換立柱(12)、真空吸盤(13)、導(dǎo)氣換向管(14)、90度連接氣管(15)、過濾干燥器(16)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單側(cè)柔性吸附式自動鉆孔機器人，其特征在于，柔性軌道(11)是一個可彎曲的齒條，其曲率半徑的變化范圍是5m 7m ;柔性軌道上安裝有16個真空吸盤(13)，真空吸盤通過轉(zhuǎn)換立柱(12)固定在柔性軌道上，每個吸盤可提供500N的吸附力，足以使機器人牢固的吸附在工件表面；每一組吸盤之間由90度連接氣管經(jīng)導(dǎo)氣管連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單例柔性吸附式自動鉆孔機器人，其特征在于，所述XY-移動載體組件(2)包括滾輪底座(21)、滾輪(22-A D)、滾輪偏心軸(23-A D)、Y軌道擋塊(24-A D)、直線滑軌(25-A B)、滑塊(26-A B)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的單側(cè)柔性吸附式自動鉆孔機器人，其特征在于，四個滾輪(22-A D)與柔性軌道兩端接觸，可以沿著軌道滑行，四個滾輪通過滾輪偏心軸(23-A D)固定在滾輪底座(21)上；除此之外，在滾輪底座還固定著兩個直線滑軌(25-A B)，與之相配合的是兩個滑塊(26-A B)，在直線滑軌的兩端分別有一個Y軌道擋塊(24-A、24-D和24-B、24-C)，這些擋塊起到限制Y方向運動和保護(hù)作用。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單側(cè)柔性吸附式自動鉆孔機器人，其特征在于，所述X-運動驅(qū)動組件(3)包括驅(qū)動電機(31)、減速器(32)、齒輪軸承座扣蓋(33)、從動軸承座(34)、滾動軸承(35-A B)、傳動軸(36)、齒輪(37)、傳動軸壓蓋(38)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單側(cè)柔性吸附式自動鉆孔機器人，其特征在于，驅(qū)動電機(31)提供旋轉(zhuǎn)運動經(jīng)減速器(32)減速，由傳動軸(36)將旋轉(zhuǎn)運動傳遞給齒輪(37);從動軸承座(34)內(nèi)部裝有兩個相同的滾動軸承(35-A B)，傳動軸穿過滾動軸承和齒輪之間通過鍵連接，其鍵連接端由傳動軸壓蓋(38)固定，另一端由齒輪軸承座扣蓋(33)固定，同時減速器也固定在齒輪軸承座扣蓋上；驅(qū)動電機工作時，傳動軸會帶動齒輪轉(zhuǎn)動，通過齒輪齒條傳動，實現(xiàn)X方向的移動。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單側(cè)柔性吸附式自動鉆孔機器人，其特征在于，所述執(zhí)行器進(jìn)給模塊(4)包括頂座(41)、帶輪(42-A C)、傳動軸承(43-A L)、導(dǎo)輪心軸(44-A F)、絲杠固定頂座(45)、滾珠絲杠(46-A B)、絲杠螺母(47-A B)、轉(zhuǎn)接板(48)、底座(49)、絲杠固定底座(410-A B)、進(jìn)給電機(411)、同步帶(412)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的單側(cè)柔性吸附式自動鉆孔機器人，其特征在于，進(jìn)給電機(411)固定在頂座(41)上，進(jìn)給電機(411)的輸出軸與帶輪(42-A)連接；傳動軸承(43-A)和傳動軸承(43-B)安裝在導(dǎo)輪心軸(44-A)上；傳動軸承(43-C)和傳動軸承(43-D)安裝在導(dǎo)輪心軸(44-B)上；傳動軸承(43-E)和傳動軸承(43-F)安裝在導(dǎo)輪心軸(44-C)上；傳動軸承(43-G)和傳動軸承(43-H)安裝在導(dǎo)輪心軸(44-D)上；傳動軸承(43-1)和傳動軸承(43-J)安裝在導(dǎo)輪心軸(44-E)上；傳動軸承(43-K)和傳動軸承(43-L)安裝在導(dǎo)輪心軸(44-F)上，這些導(dǎo)輪心軸與軸承組合后安裝在頂座(41)上；滾珠絲杠(46-A)穿過絲杠固定頂座(45-A)，絲杠的上輸出端與帶輪(42-B)連接；同樣，滾珠絲杠(46-B)穿過絲杠固定頂座(45-B)，絲杠的上輸出端與帶輪(42-C)連接；同步帶(412)繞過帶輪(42-A C)和軸承(43-A L)，實現(xiàn)傳動作用，并且保證滾珠絲杠(46-A)和滾珠絲杠(46-B)的同步轉(zhuǎn)動；絲杠螺母(47-A)和絲杠螺母(47-B)分別與滾珠絲杠(46-A)和滾珠絲杠(46-B)平行配合，將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動；絲杠螺母上還固定有運動轉(zhuǎn)接板(48)，使其帶動主軸鉆孔；滾珠絲杠的下端通過絲杠固定底座(410-A)和絲杠固定底座(410-B)與底座(49)連接，實現(xiàn)執(zhí)行器進(jìn)給模塊(4)可沿Y方向移動。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單側(cè)柔性吸附式自動鉆孔機器人，其特征在于，所述主軸組件(5)包括氣動馬達(dá)(51)、球鉸(52)、球鉸外殼(53)、主軸固定座(54)、擋套(55)、滑環(huán)(56)、緊固連接法蘭(57)、前罩(58)、超聲換能器(59)、陶瓷片(5IO-A B)、主軸體(511)、刀具(512)、定位套(513)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的單側(cè)柔性吸附式自動鉆孔機器人，其特征在于，氣動馬達(dá)(51)外部套一個球鉸(52)，球鉸外面是球鉸外殼(53)，然后球鉸外殼固定在主軸固定座(54)上，氣動馬達(dá)的末端固定在緊固連接法蘭(57)上，緊固連接法蘭外面安裝著擋套(55);軸的輸出端和主軸體(511)連接，主軸體(511)的頂端外部套著超聲換能器(59)，當(dāng)超生源發(fā)生器工作時，其發(fā)射的超聲波就會被超聲換能器(59)將超聲換能器轉(zhuǎn)換成高頻振動輔助制孔；超聲換能器(59)和主軸體(511)之間的縫隙由陶瓷片(510-A、510-B)填充；超聲換能器和主軸體外部是前罩(58)，起保護(hù)作用；主軸體(511)的底端安裝著刀具(512)，定位套(513)的作用是保證刀具轉(zhuǎn)動時的同軸度。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單側(cè)柔性吸附式自動鉆孔機器人，其特征在于，所述定位組件(6)包括鉆模板(61)和鉆模導(dǎo)軌定位連接塊(62)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的單側(cè)柔性吸附式自動鉆孔機器人，其特征在于，鉆模導(dǎo)軌定位連接塊￠2)可實現(xiàn)連接鉆模板￠1)和柔性導(dǎo)軌(11)及固定鉆模板的作用；鉆模板起到定位和保證垂直度的作用。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單側(cè)柔性吸附式自動鉆孔機器人，其特征在于，所述氣源組件(7)包括高壓氣泵(71)和導(dǎo)氣管(72)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的單側(cè)柔性吸附式自動鉆孔機器人，其特征在于，高壓氣泵(71)提供高壓起源，其產(chǎn)生的高壓氣經(jīng)過導(dǎo)氣管(72)輸送給柔性軌道組件(I)中的真空吸盤(13)，其中導(dǎo)氣管(72)兩端連接高壓氣泵(71)和導(dǎo)氣換向管(14)，通過導(dǎo)氣換向管(14)對氣流流速的控制使真空吸盤能吸附在工件表面上；高壓氣經(jīng)導(dǎo)氣換向管后再經(jīng)過濾干燥器(16)過濾和干燥處理進(jìn)入真空吸盤。
16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的單側(cè)柔性吸附式自動鉆孔機器人，其特征在于，單側(cè)柔性吸附式自動鉆孔機器人結(jié)合了工業(yè)機器人技術(shù)和超聲振動加工技術(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種單側(cè)柔性吸附式自動鉆孔機器人，適用于飛機機翼、機身部位的鉆孔、鉸孔、锪窩等操作，可實現(xiàn)對鈦合金(Ti)、復(fù)合材料(CPRF)等難加工材料的加工。其利用真空發(fā)生器提供的氣源通過真空吸盤使機器人固定在預(yù)期的加工區(qū)域，柔性軌道可根據(jù)不同的曲率適應(yīng)不同的加工曲面。根據(jù)鉆模板實現(xiàn)鉆孔的定位和鉆頭垂直度的調(diào)節(jié)。機器人主軸采用氣動主軸，結(jié)合超聲振動加工技術(shù)提高了加工的質(zhì)量和效率，降低了加工難度。在制孔過程中可以實時的進(jìn)行進(jìn)給方向的電流檢測，實現(xiàn)對加工過程的保護(hù)和精確控制。
文檔編號B23B47/00GK102765088SQ20121024623
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月16日
發(fā)明者余蕾斌, 公茂震, 沈立恒, 袁培江, 邢宏文, 馬福存, 黃穩(wěn) 申請人:上海飛機制造有限公司, 北京航空航天大學(xué)